电子点火系统故障诊断

教学目标

1.熟悉点火系统的组成。

2.了解电子点火系统故障诊断方法。

3.掌握汽车点火系统的原理。

技能目标：会使用相关工具对电子点火系统的故障进行诊断。

素养目标：培养学生对电子点火系统的拆装检修能力，在实训中形成良好的团队合作精神，培养学生动手实践操作的能力。

任务引入：汽车发动机向着多缸、高转速、高压缩比的方向发展，人们还力图通过改善混合气的燃烧状况以及燃用稀混合气，以达到减少排气污染和节约燃油的目的。这些都要求汽车的点火系统能够提供足够高的次级电压、火花能量和最佳点火时刻。传统点火系统已经不能满足这些要求。因此，各大厂商都在积极探索改进途径，并研制了一系列的电子点火系统。国内外汽车上使用的电子点火系统主要分为有触点的电子点火系统和无触点的电子点火系统两大类。无论是哪一类电子点火系统，都是利用电子元件（晶体三极管）作为开关来接通或断开点火系统的初级电路，通过点火线圈来产生高压电。

电子点火系统与机械式点火系统完全不同，它有一个点火用电子控制装置，内部有发动机在各种工况下所需的点火控制曲线图（MAP图）。通过一系列传感器如发动机转速传感器、进气管真空度传感器（发动机负荷传感器）、节气门位置传感器、曲轴位置传感器等来判断发动机的工作状态，在MAP图上找出发动机在此工作状态下所需的点火提前角，按此要求进行点火。然后根据爆震传感器信号对上述点火要求进行修正，使发动机工作在最佳点火时刻。

电子点火系统也有闭环控制与开环控制之分：带有爆震传感器，能根据发动机是否发生爆震及时修正点火提前角的电控系统称为闭环控制系统；不带爆震传感器，点火提前控制仅根据电控单元内设定的程序控制的称为开环控制系统。

教学场景

实训楼汽车汽修车间。

相关知识

一、传统点火系统的缺陷

传统点火系统是靠断电触点来接通和切断点火线圈初级电流而使点火线圈产生高压电的，这种工作方式不可避免地存在以下缺陷。

（1）高速易断火。

（2）断电触点易烧蚀。

（3）对火花塞积炭敏感。

（4）动性能差。

（5）无线电干扰大。

二、发动机对电子点火系统的要求

为了保证发动机在各种工况和使用条件下都可靠并适时点火，点火系统必须满足以下要求。

（1）能产生足以击穿火花塞间隙的电压。

（2）点火系统所具有的点火的能量要充足。

（3）点火系统控制的点火时间应适当。

三、电子点火系统的基本组成和类型

电子点火系统又称为半导体点火系统或晶体管点火系统，它主要由点火电子组件、分电器及位于分电器内的点火信号发生器、点火线圈、火花塞等组成，如图4-1所示。

点火电子组件也称电子点火器（简称点火器），它是由半导体元器件（如三极管、可控硅等）组成的电子开关电路，其主要作用是根据点火信号发生器产生的点火脉冲信号，接通和断开点火线圈初级电路，起着传统点火系统中断电器触点同样的作用。

点火信号发生器装在分电器内，它可根据各缸的点火时刻产生相应的点火脉冲信号，控制点火器接通和断开点火线圈初级电路的具体时刻。

由于发动机点火时刻和初级线圈电流的不同控制方法产生了不同的点火系统。按点火系统的不同发展阶段可分为：传统机械触点点火系统、无触点点火系统、微机控制式电子点火系统和微机控制式无分电器电子点火系统。其中以无触点电子点火系统为例。

为了避免机械触点点火系统触点容易烧蚀损坏的缺点，在晶体管技术广泛应用后产生了非接触式传感器作为控制信号，以大功率三极管为开关代替机械触点的无触点电子点火系统。这种系统的显著优点在于初级电路电流由晶体三极管进行接通和切断，因此电流值可以通过电路加以控制。不足之处在于这种系统中的点火时刻仍采用机械离心提前装置和真空提前装置，对发动机工况适应性差。

无触点电子点火系统中，按点火信号发生器产生点火信号的原理不同，可分为以下几种形式：

（1）磁感应式（磁脉冲式）；

（2）霍尔效应式；

（3）光电式；

（4）电磁振荡式。

其中，磁感应式无触点电子点火装置由于结构简单、性能可靠稳定，国外普遍使用；霍尔效应式性能优于磁感应式，在欧美车上应用较多；光电式和电磁振荡式则应用相对较少。

四、电子点火系统的工作原理

电子点火系统与传统点火系统一样均采用点火线圈储能和升压。它是利用互感原理，先由点火线圈将低压电源转化为高压电源，然后再由配电器分配给各缸火花塞。其工作原理见图4-2。

信号发生器的转子在配气凸轮的驱动下旋转，信号发生器内部就会产生信号电压，并输入点火控制器控制大功率三极管导通和截止。

当SW接通，VT导通时，有初级电流流过；当三极管VT截止时，初级电流突然被切断，铁心中的磁通量迅速变化，在初级绕组W1和次级绕组W2中都会感应产生电动势。由于次级绕组扎数多，因此能够感应产生足够击穿火花塞间隙的高压电，一般可达20000～25000 V。

图4-2中高压电用虚线表示，注意方向与低压电相反。但在使用中只将点火线圈到火花塞之间的电路称为高压电。

发动机工作时，信号发生器转子在发动机凸轮轴的驱动下连续旋转，并不断产生点火信号控制三极管的导通与截止，点火线圈就不断产生高压电并由配电器按点火顺序分配到各缸火花塞产生点火花点燃混合气，以保证发动机正常工作。

五、电子点火系统的工作特性

为了避免机械触点点火系统触点容易烧蚀损坏的缺点，在晶体管技术广泛应用后产生了非接触式传感器作为控制信号，以大功率三极管为开关代替机械触点的无触点电子点火系统。这种系统的显著优点在于初级电路电流由晶体三极管进行接通和切断，因此电流值可以通过电路加以控制。不足之处在于这种系统中的点火时刻仍采用机械离心提前装置和真空提前装置，对发动机工况适应性差。

任务实施

电子点火系统的常见故障及检查方法。

1.汽车点火系统原理与故障检修实例

（1）点火线圈的常见故障及影响。

点火线圈常见的故障：

①初级绕组、次级绕组断路。匝间短路或绕组搭铁。

②绝缘老化、漏电。

③内部导线连接点接触不良。

点火线圈的这些故障会造成：

①无次级电压产生，或次级电压太低而不能点火。

②虽能跳火，但由于次级电压降低，点火能量不足而出现高速断火、缺火，使发动机不易启动、怠速不稳、功率下降、排气污染及耗油增加等。

（2）故障检查方法。

点火线圈的检查，通常是用万能表电阻挡分别测初、次级绕组的电阻，判断是否有绕组短路和断路的故障。测得电阻无穷大，则为绕组有断路故障；若电阻过大或过小，则说明绕组有接触不良或短路之处。绕组是否搭铁，则用万能表测点火线圈接线柱与点火线圈外壳之间的电阻来鉴别。电阻为零，说明绕组搭铁；电阻小于50 MΩ说明绝缘性能差。

点火线圈的有些故障仅用万能表测量电阻的方法并不一定能反映出来。比如，点火线圈内部绝缘老化或有小的裂纹，这些只是在高压下产生漏电而造成次级电压下降，点火能量不足而使发动机工作不正常或不工作。这些故障需通过专用仪器才能准确判别。

2.点火系统高压配电部分常见故障及检查

（1）常见故障和影响。

①分电器盖有裂纹、脏污等导致漏电、窜电。

②分火头有裂纹而漏电。

③高压导线破损而漏电，导电性能下降。

④分电器盖炭柱磨损太短或电刷弹簧失效。

这些故障会使点火系统火花减弱或无火、点火窜缸等，造成发动机工作不正常、功率下降、排气污染和油耗增加或不能启动等故障。

（2）故障检查。

如怀疑高压配电部分有问题，可先打开分电器盖，观察分电器盖有无明显裂纹，碳柱是否太短及有无弹性。若有问题，可用测量绝缘电阻的方法来鉴别其好坏，一般绝缘电阻应在50 MΩ以上。也可以用高压试火的方法来检查其漏电与否。如果可以看到跳火，则说明分火头已漏电，需更换分火头。对于高压导线的检查，一是看是否有破损，二是用欧姆表测导线的电阻值。

3.火花塞常见故障及检查

（1）火花塞常见故障。

火花塞常见故障有因电极烧损、电极熔断、积炭、积油、积灰而漏电、绝缘磁体破裂而漏电、电极间隙不当等。这些故障会造成点火系统断火、缺火，使发动机运转不平稳或不能工作。

（2）故障检查。

拆下火花塞，可以用肉眼大致判断出火花塞是否正常工作。火花塞的电极间绝缘性能也可以用欧姆表来检测。一般其绝缘电阻值应在10 MΩ以上。低于10 MΩ的，即使无积炭、积油等不良外观状态，火花塞也应更换。火花塞的电极间隙要用圆形塞规检测。电极间隙不正常，应用专用工具将其调整到正常值。更换其他型号的火花塞时，火花塞的热特性一定要与发动机相匹配，否则，会引起发动机早燃或火花塞严重积炭。

4.点火信号发生器的常见故障及检查

（1）磁感应式。

①常见故障及影响。这种点火信号发生器的常见故障是：信号感应线圈短路、断路、转子轴磨损偏摆或定子（感应线圈与导磁铁芯组件）移动，使转子和定子之间的气隙不当，造成信号减弱或无信号而不能触发电子点火器（或ECU）工作，点火器不能产生火花。

②故障检查。磁感应式点或信号发生器的检查主要是两项：第一，检查导磁转子与定子之间的气隙，气隙不合适，可用与触点式分电器调整触点间隙类似的方法来调整。有些气息是不可调的，若间隙不合适，只能更换信号发生器总成。第二，检查感应线圈的电阻，电阻无穷大，则说明线圈断路，过大或过小都需信号发生器总成。

（2）光电式。

①常见故障及影响。光电式信号发生器的常见故障是：光敏、发光元件沾污、损坏，内部电路断路或接触不良等，使之信号减弱或无信号产生，造成发动机不能工作。

②故障检查。打开分电器盖，检查光敏、发光元件表面是否脏污、线路连接是否良好。如果无问题，从发动机上拆下分电器，拆开分电器线路插接器，用导线将插接器两端的电源插孔连接起来，并将分电器外壳搭铁，打开点火开关（不启动），然后慢慢转动分电器轴，从插接器信号插孔测信号电压。如果电压表指示电压在0～1V之间摆动，说明信号发生器良好，否则，需更换分电器。

（3）霍尔效应式。

①常见故障及影响。霍尔效应式点火信号发生器的常见故障是：内部集成块烧坏、线路断脱，因而不能产生点火电压信号或信号太弱，不能使电子点火器触发工作。

②故障检查。霍尔效应式点火信号发生器检查方法与光电式的相同，也是将信号发生器接上电源后转动分电器轴，测其信号输出电压，但电压波动的范围不一样。对于霍尔电压来说，导磁转子叶片插入缝隙时，霍尔元件上磁通量减弱，霍尔电压很微弱；而叶片离开缝隙时，则霍尔元件磁场加强，霍尔电压较高。由于霍尔电压较弱，不足以触发电子点火器工作，所以信号发生器内部加了信号放大和相反器。信号发生器输出的信号电压在转子叶片插入缝隙时是高电平，转子叶片离开时是低电平。

5.电子点火器的常见故障及检查

（1）常见故障及影响。

电子点火系统常见故障大多由内部电子元件短路、断路、漏电等原因而造成：①功率三极管不能导通，点火线圈初级不能通路而点火。②功率三极管不能截止，点火线圈初级不能断路而点火。③功率三极管不能工作在开关状态，即不能饱和导通或不能完全截止，使点火线圈初级电流减小或断流不彻底，造成火花减弱或不能点火。

（2）故障检查。

①模拟点火信号检查法。可利用一只1.5 V的干电池或蓄电池的单格电池来模拟信号电压。将正极的探针触及点火器信号输入接点，然后用负极做间断搭铁。这时中央高压头应跳火。如果点火开关和有关电路都已接通，但仍无高压电跳火，则表明点火器有故障应更换。

②高压试火法。如果已确定点火信号发生器良好，可直接用高压试火的方法来检查。将分电器中央高压线拔出，使高压线端距发动机缸体5 mm左右或将高压线端插入一备用火花塞并使其搭铁，启动发动机，看是否跳火，如果火花强，说明电子点火器良好，否则，说明电子点火器有故障。

训练评价

考核要求：

1.在规定的时间内完成点火系统的故障排除。

2.在操作过程中出现的违规操作，应及时指正。

3.符合安全文明生产的要求。

考核标准：